内环路高架桥与放射线A2.docx
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1、目录一概述21.1 桥梁概况21.2 检测目的及依据51.2.1 检测目的51.2.2 检测依据51.3 检测内容与评估流程51.3.1 检测内容51.3.2 检测流程61.4 检测仪器设备6二静载试验82.1 活载内力计算82.2 加载程序92.3 试验荷载及加载效率132.4 量测方案与量测制度162.4.1 变形测点布置162.4.2 应变测点布置162.4.3 量测制度172.5 试验结果及分析评定182.6 静载试验小结29三动载试验303.1 动载试验内容及方法303.2 动载试验主要结果及分析评定303.3 动载试验小结41四结论与建议4142 / 42一概述1.1 桥梁概况内环
2、路高架桥及放射线A2.3标(南岸公路、西场立交标段)位于中山八路立交(A2.2)与环市西立交(A2.4)之间,是广州外环公路西环段的第四段。内环路高架桥及放射线A2.3标A3联(WD13aWD18a轴跨)桥梁总长128.0m,跨径组合为(24+28+24+28+24)m,桥面净宽12.6m,为单向三车道,桥面横向布置为0.4m(防撞栏)+11.8m(车行道)+0.4m(防撞栏)。该桥上部结构采用变高度普通钢筋混凝土连续箱梁,断面形式为单箱单室截面,箱梁底板宽4.8m,两侧翼缘宽3.5m(斜腹板),梁高1.4m,采用C40混凝土现浇;下部结构桥墩采用0.7x2.5m的独柱墩,墩柱除WD15#、W
3、D16#为固结墩外,其余均为简支墩;桥面为沥青铺装层。该桥设计荷载等级为“汽车20级、挂车100”,由广州市市政工程设计研究院设计,2000年1月竣工运营。桥梁概貌如图1.1所示,结构立面、平面及横截面布置分别见图1.21.4所示。为检验该桥的承载能力及其工作性能,为其今后的正常运营和养护管理提供依据,受业主单位委托,我公司于2013年10月11月对该桥进行了特殊检测及评估工作,现将检测评估内容及结果进行汇总评述。(a)桥面照(b)侧面照(c)底面照图1.1 桥梁概貌照片图1.2 立面图(单位:cm)图1.3平面图(单位:cm)B-B A-A C-C图1.4横断面图 (单位:cm) 1.2 检
4、测目的及依据1.2.1检测目的本次桥梁静动载试验检测的主要目的:(1) 通过对具有代表性桥跨的静载试验,对桥梁结构的静力位移、静力应变、裂缝等参数进行测试,从而对桥梁在静力荷载作用下的承载能力及工作性能进行检验。(2) 通过对该桥的动载试验,测定其固有频率、阻尼比、振型、动力响应系数等参量,从而判断该桥的整体刚度及其动力性能。通过对该桥典型桥跨的静载试验及动载试验的检测与分析评定,对桥梁承载能力及工作状态进行综合评估,对桥梁存在的安全隐患或不足提出相应的处治建议,以供维修养护及管理部门决策,并为桥梁日后的养护提供科学依据。1.2.2检测依据本次桥梁特殊检测与评估的依据包括但不限于以下规范、标准
5、和文件: 城市桥梁养护技术规范(CJJ99-2003); 城市桥梁检测技术标准(DBJ/T 15-87-2011); 公路桥梁技术状况评定标准(JTG/T H21-2011); 公路桥梁承载能力检测评定规程(JTG/T J21-2011),下文简称评定规程; 公路桥涵通用设计规范(JTG D60-2004); 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004); 工程测量规范(GB50026-2007); 广州市内环路高架桥及放射线A2.3标设A3联计图(广州市市政工程设计研究院,1998年)。1.3 检测内容与评估流程1.3.1检测内容根据合同的要求,该桥的检测内容包括静载
6、试验和动载试验。静、动载试验检测对象为该桥WD16#WD18#轴跨,如图1.2所示,共计2跨,具体检测及评估内容如下:(1)静载试验内容 检测桥跨跨中截面在试验荷载下的静应变; 检测桥跨支点、跨中、四分点等截面在试验荷载下的静挠度; 检测桥跨桥墩在试验荷载下的竖向变位。(2)动载试验内容 检测桥跨的自振频率; 检测桥跨的阻尼比。1.3.2检测流程本次检测评估工作的流程如下图:图1.5检测评估流程图1.4检测仪器设备本次桥梁检测与评估投入的仪器设备包括但不限于表1-1所示。表1-1检测主要仪器设备表序号仪器设备名称、型号/规格技术指标制造单位检定/校准机构有效日期数量测量范围准确度等级/不确定度
7、1裂缝测宽仪/DJCK-22.0mm0.02mm北京大地华龙公司广州计量检测技术研究院2013年12月2台2GEKON数据采集系统30001北京GEKON公司广州计量检测技术研究院2013年12月1台3精密水准仪NA2/GPM33000mm0.05mm瑞士莱卡广州计量检测技术研究院2013年12月2台4DASP振动测试系统020kHz1北京东方振动和噪声技术研究所广州计量检测技术研究院2013年12月2套5Midas/Civil专用分析软件北京迈达斯公司1套6ANSYS通用分析软件美国ANSYS公司1套其它设备激光测距仪PD401台数码相机NIKON2台笔记本电脑DELL2台辅助设备吊车、高倍
8、望远镜、3m铝梯、对讲机、探照灯、封路设备、安全设施、测量标尺等。二静载试验2.1 活载内力计算采用MIDAS/Civil有限元软件建立了内环路高架桥及放射线A2.3标(南岸公路、西场立交标段)的有限元计算模型,共建立139个节点和135个梁单元,如图2.1所示。采用该有限元模型进行桥梁的设计活载及试验荷载内力、试验荷载反应和自振特性的分析计算。图2.1 有限元计算模型利用动态规划加载法计算出在设计活载作用下该桥7#梁设计活载弯矩包络图,如图2.2所示,控制截面的弯矩设计汇总如表2-1所示。图2.2 A2.3标A3联桥在设计活载作用下控制断面的弯矩包络图表2-1 A2.3标A3联在设计活载作用
9、下各控制断面的弯矩设计内力(N.m)截面位置汽车20级挂车100控制值MaxMinMaxMinMaxMinWD16WD17轴跨WD16#支点1.09e+06-3.52e+061.31e+06-4.12e+061.31e+06-4.12e+06L/41.57e+06-6.29e+051.68e+06-6.35e+051.68e+06-6.35e+05L/22.38e+06-8.41e+052.71e+06-9.36e+052.71e+06-9.36e+053L41.77e+06-1.91e+062.21e+06-1.91e+062.21e+06-1.91e+06WD17WD18轴跨WD17#支点
10、1.09e+06-3.74e+063.02e+05-2.88e+061.09e+06-3.74e+06L/41.72e+06-2.54e+061.90e+06-1.73e+061.90e+06-2.54e+06L/22.87e+06-1.75e+063.39e+06-1.29e+063.39e+06-1.75e+063L/42.92e+06-1.14e+053.49e+06-8.15e+053.49e+06-1.14e+05WD18#支点0.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+000.00e+00(注:表中带有下划线的数值为控制截面弯矩控制值。)2.2 加载
11、程序为了获得结构试验荷载与变位及应力关系的连续性和防止结构意外损伤,加载方式为单次逐级递加到最大荷载,然后一次卸到零级荷载。加载位置与加载工况的确定主要依据的原则是:尽可能用最少的加载砝码满足试验荷载效率,同时应考虑简化加载工况,缩短试验时间,在满足试验荷载效率的前提下对加载工况进行适当合并,每一加载工况以某一检验项目为主,兼顾其他检验项目。本次加载需5台重约300kN的重车,加载车轴位图如图2.3。通过工况13使WD16WD17轴跨跨中截面处正弯矩达到加载效率;通过工况45使WD17支点截面处负弯矩达到加载效率;通过工况67使WD17WD18轴跨跨中截面处正弯矩达到加载效率,具体加载步骤如表
12、2-3所示,各工况试验荷载载位如图2.42.6所示。:(1) 正式加载前,非工作人员退场,加载汽车过磅称重后停放在桥外,要求称重结果与计算试验荷载值相差不超过5%,本次试验用车辆的重量如表2-2所示;待一切工作安排就绪,各试验量测仪表读数调零,进行第一次空载读数。表2-2 加载车辆称重的轴重表车辆编号12345车牌号AZ2903AG7779A81047A89440AH5697总重(kg)2930030610301303108029710(2) 正式实施试验加载,试验加载采用分阶段、分级加载程序进行,共分为7级加载和1级卸载共8个工况,具体的加载步骤如表2-3所示。各工况试验荷载载位如图2.42
13、.6所示,现场加载实景如图2.7所示。(3) 每级加载车辆进入指定载位就位后,稳定15分钟记录加载后第一次读数,间隔10分钟再记录加载的第二次读数,两次读数差小于所读数值的10%时,认为结构变化已达到稳定。(4) 若加载过程中,发生下列情况之一时应终止加载:1) 控制测点应力或内力值超过计算值,并且达到或超过按规范安全条件所要求的控制应力或内力值时;2) 控制测点变位,如竖向挠度等超过设计允许值时;3) 结构构件出现受力损伤或局部发生损坏,影响桥梁承载能力和正常使用时。表2-3静载试验工况及试验目的加载阶段一使YF2#YF3#轴跨跨中截面处正弯矩达到加载效率;工况1在WD16#WD17#轴跨跨
14、中靠近WD16#轴侧加载一辆重300kN的重车,车头朝向WD16#轴,车身外缘距离防撞栏0.6m,车后轴距离跨中线1.5m,如图2.4所示。工况2在工况1基础上,加一辆重300kN的重车,与工况1所加重车对称与跨中线布置,如图2.4所示。工况3在工况2基础上,加一辆重300kN的重车,与工况1所加车辆平行布置,两台车车身外缘相距0.6m,如图2.4所示。加载阶段二使YF3#支点截面处负弯矩达到加载效率;工况4在工况3基础上加一辆重车放置于WD17#WD18#轴跨跨中线附近,车后轴距离跨中线1.5m,车头朝向WD17#轴,车身外缘距离防撞栏0.6m,如图2.5所示。工况5在工况4基础上,加载一台
15、中300kN的重车,与工况4车辆对称于跨中线布置,如图2.5所示。加载阶段三使YF3#YF4#轴跨跨中截面处正弯矩达到加载效率;工况6撤离WD16#WD17#轴跨的三辆车,剩下两辆车,如图2.6所示。工况7在工况6的基础上,加一辆重车,车辆平行于工况6中靠WD17#轴的车辆布置,两车车身外缘相距0.6m,如图2.6所示。卸载阶段卸载将桥面上所有车辆依次撤离。图2.3 加载重车轴位图(单位:cm)图2.4 工况13试验荷载载位图(单位:cm)图2.5 工况45试验荷载载位图(单位:cm)图2.6 工况67试验荷载载位图(单位:cm)(a)工况1实景图(b)工况2实景图(c)工况3实景图(d)工况
16、5实景图(e)工况6实景图(f)工况7实景图图2.7 检测跨静载试验加载现场实景图2.3 试验荷载及加载效率本次试验为鉴定荷载试验,根据评定规程的要求,桥梁的静力试验按荷载效率来确定试验的最大荷载。静力荷载效率的计算公式为:式中:静力试验荷载作用下,某一加载试验项目对应的加载控制截面内力、应力或变位的最大计算效应值;设计荷载产生的同一加载控制截面内力、应力或变位的最不利效应计算值;按照规范取用的冲击系数值;静力试验荷载效率。q取值宜介于0.951.05之间,对应于各试验加载工况,该桥主梁控制截面试验荷载弯矩计算值如表2-4所示,加载效率如表2-5所示。在工况3试验荷载作用下,WD16#WD17
17、#轴跨0.5L截面加载效率计算值为0.970,在工况5试验荷载作用下WD17#支点截面加载效率计算值为0.925,在工况7试验荷载作用下WD17#WD18#轴跨0.5L加载效率计算值为0.953。表2-4试验荷载作用下检测跨纵梁控制截面弯矩效应汇总表(Nm)截面位置试验工况工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7WD16#WD17轴跨WD16#支点-1.26e+06-2.18e+06-3.44e+06/L/44.00e+056.05e+051.10e+06/L/28.96e+051.60e+062.63e+06/3L/41.43e+058.67e+051.04e+06/WD17#WD18#轴
18、跨WD17#支点-6.59e+05-1.49e+06-1.85e+06-2.98e+06-3.46e+06/L/4/8.57e+051.39e+06L/2/1.95e+063.23e+063L/4/1.37e+061.97e+06WD18#支点/0.00e+000.00e+00(注:表中带有下划线的数值表示控制截面最大加载效率。)表2-5 试验荷载作用下检测跨纵梁控制截面弯矩加载效率汇总表(%)截面位置工况1工况2工况3工况4工况5工况6工况7WD16#支点/L/423.836.365.5/L/232.859.097.0/3L/46.539.248.0/WD17#支点17.639.849.57
19、9.792.5/L/4/45.173.2L/2/57.595.33L/4/39.356.4WD18#支点/2.4 量测方案与量测制度2.4.1变形测点布置在试验桥跨的支点、四分点、跨中位置等处共设置13个挠度变形测点,如图2.8所示。测点采用长2厘米特制螺栓固定在桥面铺装层上,竖向变形测量采用二等变形要求控制,每站高差中误差要求为0.13mm,附合或闭合环容许闭合差为0.3mm(其中n为测站数),采用NA2/GPM3型精密水准仪,后视点设置在测试桥跨外。图2.8 变形测点平面布置示意图(单位:cm)2.4.2应变测点布置根据有限元模型分析计算结果及实际结构情况,本次应变测点布置方案如下:应变测
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- 内环路 高架桥 放射线 A2
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